Газотурбинные и комбинированные установки (стр. 3 )

5. Содержание дисциплины

Второй семестр

Тема 1. Современный уровень развития и перспективные типы ГТиКУ. Современные типы, конструктивные схемы, циклы и процессы в нефтегазовом комплексе, энергетике, авиации, на транспорте, в космических системах, жилищно-коммунальном хозяйстве. Параметры современных и перспективных ГТиКУ. Научные исследования в области совершенствования ГТиКУ, их узлов и систием.

Тема 2. Направления развития ГТУ. Повышение температуры газа перед турбиной – магистральное направление развития ГТУ. Оптимизация степени сжатия в высокотемпературных ГТУ. Аэродинамическое совершенствование проточной части. Анализ перспективных параметров ГТУ усложненного цикла (с промежуточным воздухоохладителем, с камерой сгорания промежуточного подогрева газа, с регенератором). Анализ перспективных параметров паротурбинных, дизельных и комбинированных установок. Парогазовые и газопаровые установки.

Тема 3. Аэродинамика турбомашин. Аэродинамические модели квазиодномерной теории турбомашин. Теория плоских решеток. Теория пограничного слоя. Осесимметричные течения в турбомашинах. Вторичные течения в турбомашинах. Трехмерные модели турбулентного течения в турбомашинах (однопараметрические, двухпараметрические, трехпараметрические модели турбулентности).

Тема 4. Компьютерное моделирование турбомашин. Численные методы расчета аэродинамических течений в турбомашинах. Методы контрольных объемов, конечных элементов, конечных разностей. Идентификация численных моделей. Сопоставление с экспериментальными данными. Виды и методы построения расчетных сеток. Проблема сходимости численных решений. Современные компьютерные (ANSIS CFX и др.) комплексы. Обратные задачи аэродинамики турбомашин.

Третий семестр

Тема 5. Расчет, проектирование и характеристики теплообменных аппаратов ГТиКУ. Современная теория и конструкции теплообменных аппаратов ГТиКУ. Сравнительная эффективность поверхностей теплообмена. Выбор оптимальных скоростей теплоносителей. Методики теплогидравлического расчета теплообменных аппаратов типа «жидкость – газ», «газ-газ». Теплообменные аппараты ГТиКУ с процессами фазового перехода. Технико-экономическая оптимизация теплообменных аппаратов. Проблемы эксплуатации теплообменных аппаратов.

Тема 6. Системы охлаждения ГТУ. Особенности высокотемпературных ГТУ. Открытые, замкнутые и полузамкнутые системы охлаждения. Воздушные, паровые, жидкостные системы охлаждения. Комплексная проблема совершенствования систем охлаждения. Охлаждение лопаток, дисков, корпусных деталей. Методики расчета тепломассобмена при внешнем обтекании поверхностей. Теплогидравлический расчет течений охладителя во внутренних каналах. Критерии эффективности охлаждаемых турбин.

Тема 7. Расчет, проектирование и характеристики камер сгорания. Основные принципы совершенствования камер сгорания. Требования, предъявляемые при проектировании камер сгорания. Основы теории горения в камере сгорания. Системы подачи топлива. Уравнения материального и теплового баланса в камере сгорания. Экспериментальные характеристики камер сгорания. Моделирование трехмерных турбулентных течений в камерах сгорания. Доводка и эксплуатация камер сгорания.

Тема 8. Режимные параметры и характеристики ГТиКУ. Виды характеристик узлов ГТиКУ. Интегральные характеристики ГТиКУ. Критерии подобия при построении характеристик. Методы расчетно-экспериментального построения характеристик узлов и установок в целом. Построение характеристик узлов по данным испытаний на стендах. Метод построения характеристик узлов по данным диагностики при натурных испытаниях и эксплуатации Расчет характеристик одновальных, двухвальных и трехвальных ГТУ. Влияние параметров наружного воздуха на характеристики ГТУ.

Тема 9. Прочность турбомашин. Теории прочности и надежности. Виды прочностных расчетов лопаток, дисков, корпусных деталей. Математические модели теории упругости, пластичности, усталости. Прочностные свойства конструкционных материалов. Методы нанесения упрочняющих покрытий.

Тема 10. Автоматизированное проектирование ГТУ. Инженерные методики расчета напряжений в лопатках, дисках, трубопроводах, корпусных деталях. Расчет на прочность при переменных по времени напряжениях. Долговечность подшипников турбомашин. Резонансные явления в турбомашинах. Современные программные комплексы для расчета напряженно-деформированного состояния лопаток, дисков, корпусов.

Тема 11. Диагностика ГТУ. Виды диагностики ГТиКУ. Термогазодинамическая диагностика. Расчетные термогазодинамические модели ГТУ, используемые при диагностике. Дифференциальная термогазодинамическая диагностика узлов ГТУ. Вибродиагностика. Трибодиагностика. Диагностика ГТиКУ по комплексу показателей. Особенности автоматизированных диагностических систем при приемо-сдаточных испытаниях и в условиях эксплуатации.

Тема 12. Эксплуатация ГТиКУ. Научные основы эксплуатации ГТиКУ. Показатели режима работы ГТУ на примере эксплуатации газоперекачивающих агрегатов. Особенности эксплуатации тепломеханического оборудования. Мониторинг технического состояния установок. Технологические задачи при эксплуатации. Регулирование турбомашин. Эксплуатационные показатели ГТУ. Энергоресурсосбережение при эксплуатации ГТиКУ.

Тема 13. Ремонт и модернизация ГТУ. Методы и средства эксплуатационного контроля оборудования. Виды ремонта, методы ремонта. Регламентные работы. Определение графиков ремонта по данным диагностики технического состояния оборудования. Организация ремонта на предприятии. Показатели качества ремонта. Модернизация оборудования в условиях ремонтного предприятия.

6. Планы семинарских занятий

Тема 1 Расчетное исследование эффективности газотурбинных установок усложненных схем с регенератором; - с промежуточным воздухоохладителем; - с камерой сгорания промежуточного подогрева газа.

Тема 2 Расчетное исследование влияния температуры газа на коэффициент полезного действия и мощность установки.

Тема 3 Расчет осевой компрессорной и осевой турбинной ступени.

Тема 4 Компьютерное моделирование турбулентного пространственного течения в осевой ступени турбомашины.

Тема 5 Расчет теплообменного аппарата при перекрестной схеме движения теплоносителей.

Тема 6 Определение расхода охлаждающего воздуха в турбине высокого давления.

ема 7 Расчет камеры сгорания.

Тема 8 Построение характеристики газотурбинной установки.

Тема 9 Расчет на прочность турбинной лопатки и диска.

Тема 10 Компьютерный расчет и оптимизация цикла ГТУ, автоматизированный расчет компрессора и турбины

ма 11. Определение КПД и мощности приводной ГТУ по данным термогазодинамической диагностики.

Тема 12 Особенности эксплуатации ГТУ на компрессорной станции.

Тема 13 Особенности ремонта и модернизации ГТУ на ремонтном предприятии.

Курсовой проект

Техническое задание на курсовой проект по ГТиКУ. Методика выполнения курсового проекта по ГТиКУ.

7. Примерная тематика курсовых работ

1* Провести расчет термодинамического цикла и выбрать оптимальные параметры ГТУ простейшей тепловой схемы. Изучить конструкцию компрессора низкого давления.

2* Провести расчет термодинамического цикла и выбрать оптимальные параметры ГТУ с промежуточным воздухоохладителем. Изучить конструкцию теплообменного аппарата ГТУ

3* Провести расчет термодинамического цикла и выбрать оптимальные параметры регенеративной ГТУ. Изучить конструкцию регенератора ГТУ.

4* Провести расчет термодинамического цикла и выбрать оптимальные параметры ГТУ с промежуточным подогревом газа. Изучить конструкцию камеры сгорания ГТУ.

5* Провести расчет термодинамического цикла и выбрать оптимальные параметры ГТУ с промежуточным воздухоохладителем и промежуточной камерой сгорания.

6. Рассчитать и спроектировать узел «Промежуточный воздухоохладитель ГТУ для энергетической ГТУ»

7. Провести расчетный анализ и проработать элементы системы охлаждения турбины высокого давления приводной ГТУ

* - Температура газа перед турбиной принимается по вариантам 1 – 1400К; 2 – 1450К; 3 – 1500К; 4 – 1550К; 5 – 1600К

8. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Рабочей программой дисциплины «Газотурбинные и комбинированные установки» предусмотрена самостоятельная работа студентов в объеме 38 часов. В соответствии с «Положением о самостоятельной работе студентов в ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет»», под самостоятельной работой студентов (далее СРС) понимается «учебная, научно-исследовательская и общественно-значимая деятельность студентов, направленная на развитие общих и профессиональных компетенций, которая осуществляется без непосредственного участия преподавателя, хотя и направляется им» (П. 1.3).

СРС проводится с целью формирования общекультурных и профессиональных компетенций, понимаемых как способность применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области, в том числе:

· формирования умений по поиску и использованию справочной и специальной литературы, а также других источников информации;

· качественного освоения и систематизации полученных теоретических знаний, их углубления и расширения по применению на уровне межпредметных связей;

· формирования умения применять полученные знания на практике (в профессиональной деятельности) и закрепления практических умений студентов;

· развития познавательных способностей студентов, формирования самостоятельности мышления;

· развития активности студентов, творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

· формирования способностей к саморазвитию (самопознанию, самоопределению, самообразованию, самосовершенствованию, самореализации, саморегуляции);

· развития научно-исследовательских навыков;

· развития навыков межличностных отношений.

Типы заданий для самостоятельной работы (примерные)

Используются обязательные и дополнительные виды самостоятельной работы студентов

- Изучение информации в Internet

- Изучение информации в электронной библиотеке кафедры ТюмГУ

- Работа с учебной литературой

- Работа с российскими и иностранными статьями

- Проработка материалов лекций

- Экскурсия на профильное предприятие

- Написание аналитического обзора по теме курсового проекта

- Подготовка докладов-презентаций (тема 4, курсовой проект)

- Дискуссия по докладам

- Подготовка ко всем видам контрольных испытаний, в том числе к текущему контролю успеваемости (в течение семестра), промежуточной аттестации (по окончании семестра);

- Подготовка к сдаче зачета, экзамена.

- Защита курсового проекта

Планирование самостоятельной работы приведено в табл. 3. Учебно-методическое обеспечение СРС приведено в дополнительной литературе. Тематика курсовых проектов приведена в разделе 7.

9. Формы текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

9.1. Примерные вопросы к зачету.

1. Параметры, циклы и схемы современных ГТиКУ.

2. Направление совершенствования ГТиКУ

3. Влияние температуры перед турбиной на КПД и мощность ГТУ

4.Оптимизация степени сжатия в ГТУ.

5. ГТУ с охлаждением в процессе сжатия.

6. Регенеративные ГТУ

7. ГТУ с подогревом в процессе расширения

8. Парогазовые установки

9. Газопаровые установки

9.2. Примерные вопросы к экзамену.

3. Параметры, циклы и схемы современных ГТиКУ.

4. Направление совершенствования ГТиКУ

3. Влияние температуры перед турбиной на КПД и мощность ГТУ

4.Оптимизация степени сжатия в ГТУ.

6. ГТУ с охлаждением в процессе сжатия.

6. Регенеративные ГТУ

7. ГТУ с подогревом в процессе расширения

8. Парогазовые установки

9. Газопаровые установки

10. Модели течения в компрессорах

11. Модели течения в турбинах

12. Теория плоских решеток

13. Осесимметричные течения в турбомашинах

14. Квазиодномерная теория турбомашин

15. Численные методы расчета турбомашин

16. Теплообменные аппараты ГТиКУ

17. Системы охлаждения ГТиКУ

18. Камеры сгорания ГТиКУ

19. Прочность элементов ГТиКУ

20. Диагностика ГТиКУ

21. Эксплуатация ГТиКУ

22. Вспомогательные системы ГТУ

23.Ремонт и модернизация ГТУ

24. Характеристики узлов ГТУ

25. Характеристики приводных ГТУ

10. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Газотурбинные и комбинированные установки» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

1. Доклады-презентации

2. Дискуссии по докладам

3. Расчеты по современным компьютерным программам

4. Разработка студентом собственной программы расчета

5. Встречи и обсуждение современных проблем ГТиКУ с представителями фирм

6. Проведение аудиторных занятий в интерактивной форме

7. Консультации по курсовому проекту

8. Курсовой проект

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, включая электронно-библиотечные ресурсы (с исходными данными)	Кол-во экземпляров
Основная литература:
и др. Техника и технологические процессы при транспорте энергоресурсов. Учебное пособие / Под ред. . – Тюмень: Вектор Бук, 2010. - Том 1 – 380с, Том 2 – 320с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://library. *****/cgi/irbis64r/329687/.	9
Дополнительная литература:
Елисеев и проектирование газотурбинных и комбинированных установок: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений , - 2 изд., испр. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. .: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://library. *****/cgi/irbis64r/329687/.	9
, , Попов эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 20с., ил. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://www. /file/366344/.	9
Иванов аппараты и системы охлаждения газотрубинных и комбинированных установок: Учеб. для вузов Под ред. . - М: Изд-во МГТУ им. .: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://library. *****/cgi/irbis64r/869344/.	9
, и др. Автоматика и регулирование авиационных двигателей и энергетических установок. М.: Машиностроение, 2008, 200 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://www. /file/174804/.	9
Старцев и проектирование камеры сгорания ГТД 2007, 120 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://www. /file/372937/.	9
Цанев показателей тепловых схем и элементов газотурбинных и парогазовых установок электростанций: Учеб. пособие по курсу "Парогазовые и газотурбинные установки электростанций" для студентов по спец."Тепловые электр. станции". , - М.: Изд-во МЭИс.: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - http://library. *****/cgi/irbis64r/296835/.	9

12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием.

2. Компьютерный класс для практических занятий.

ГАЗОТУРБИННЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ УСТАНОВКИ

Карта компетенций дисциплины

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лабораторные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности	Знает: Методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	Основные понятия развития личности и ее совершенствования (например, личность, культура, интеллект, уровень и др.)	Основные методы и приемы самообразования способствующие совершенствованию личности	Методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	прохождение производственной практики, написания ВКР	Защита ВКР, беседа с комиссией при защите диссертации
Умеет: Вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов	Использовать кругозор для развития и формирования собственных способностей	Использовать свой кругозор, культурный потенциал для того чтобы добиться нравственного и физического совершенствования своей личности	Вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов	прохождение производственной практики, написания ВКР	Защита ВКР, беседа с комиссией при защите диссертации
Владеет: Техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами	Правильным научным разговорным языком	Методикой дискуссии, научных споров и презентаций	Техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами	прохождение производственной практики, написания ВКР	Защита ВКР, беседа с комиссией при защите диссертации
ПК-6	Способность критически анализировать современные проблемы технической физики, ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать адекватные способы и методы решения экспериментальных и теоретических задач, интерпретировать, представлять и применять полученные результаты	Знает: Способы ведения работ, работы в проектной команде, оценивание результатов деятельности	Способы ведения работ в области ГТиКУ	Способы ведения работ, работы и проектной команде	Способы ведения работ, работы в проектной команде, оценивание результатов деятельности	лекции	Интерактивный метод ведения лекций, домашнее задание, контроль участия в проектной команде
Умеет: Вести работы в проектной команде, оценивать качество работы	Вести расчетные работы в области ГТиКУ	Вести работы в области ГТиКУ, работать в проектной команде	Вести работы в проектной команде, оценивать качество работы	лекции	Интерактивный метод ведения лекций, домашнее задание, контроль участия в проектной команде
Владеет: Методами расчета и проектирования ГТиКУ. Работы в команде, оценки качества работ	Методами расчета ГТиКУ	Методами расчета ГТиКУ, приемами работы в проектной команде	Методами расчета и проектирования ГТиКУ. Работы в команде, оценки качества работ	лекции	Интерактивный метод ведения лекций, домашнее задание, контроль участия в проектной команде
ПК-12	Готовность решать прикладные инженерно-технические и технико-экономические задачи с помощью пакетов прикладных программ	Знает: Основные методы дифференциальной диагностики, приборы дифференциальной диагностики	Основные методы диагностики ГТиКУ	Современные методы диагностики ГТиКУ необходимые приборы и оборудование	Основные методы дифференциальной диагностики, приборы дифференциальной диагностики	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
Умеет: Составить методику и выполнить дифференциальную диагностику параметров ГТиКУ	Пользоваться методикой диагностики ГТиКУ	Составить методику диагностики ГТиКУ	Составить методику и выполнить дифференциальную диагностику параметров ГТиКУ	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
Владеет: Методом и приборами дифференциальной диагностики ГТиКУ	Методом диагностирования ГТиКУ	Методом и приборами диагностирования ГТиКУ	Методом и приборами дифференциальной диагностики ГТиКУ	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
ПК-14	Готовность применять методы анализа вариантов проектных, конструкторских и технологических решений, разработки и поиска компромиссных решений	Знает: Методику расчета и выбора оптимальных параметров ГТиКУ	Методику расчета реальных термодинамических ГТиКУ	Методику расчета реальных термодинамических процессов в узлах ГТиКУ	Методику расчета и выбора оптимальных параметров ГТиКУ	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
Умеет: Проводить расчет и оптимизацию параметров ГТиКУ	Использовать методику расчета термодинамического расчета ГТиКУ	Использовать методику расчета реальных термодинамических процессов в узлах ГТиКУ	Проводить расчет и оптимизацию параметров ГТиКУ	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
Владеет: Методикой расчета и оптимизации параметров ГТиКУ	Методикой расчета цикла ГТиКУ	Методикой расчета реальных процессов в узлах ГТиКУ	Методикой расчета и оптимизации параметров ГТиКУ	лекции	Интерактивное проведение лекций, контрольные вопросы по курсу; экзамен по курсу
ПК-17	Готовность управлять программами освоения новой продукции и технологии, разрабатывать эффективную стратегию	Знает: Принимать участие в анализе перспективных типов и параметров ГТиКУ	Перспективы развития ГТиКУ основные методы работы в коллективе	Направление развития ГТиКУ, современные идеи в развитии ГТиКУ, методы проектирования ГТиКУ	Принимать участие в анализе перспективных типов и параметров ГТиКУ	Лекции, домашнее задание	Интерактивный метод; ведение лекций; домашнее задание; контрольные вопросы; экзамен по курсу
Умеет: Принимать участие в анализе перспективных типов и параметров ГТиКУ	Анализировать перспективы развития ГТиКУ	Анализировать направление развития и современные идеи развития ГТиКУ	Принимать участие в анализе перспективных типов и параметров ГТиКУ	Лекции, домашнее задание	Интерактивный метод; ведение лекций; домашнее задание; контрольные вопросы; экзамен по курсу
Владеет: Методом параметрического и структурного анализа ГТиКУ	Методом анализа перспективных типов ГТиКУ	Методом анализа направлений развития и современных идей развития ГТиКУ	Методом параметрического и структурного анализа ГТиКУ	Лекции, домашнее задание	Интерактивный метод; ведение лекций; домашнее задание; контрольные вопросы; экзамен по курсу
ПК-18	Готовность принимать непосредственное участие в учебной и учебно-методической работе кафедр и других учебных подразделений по профилю направления, участвовать в разработке программ учебных дисциплин и курсов	Знает: Структуру, особенности и развитие форм	Структуру форм	Структуру и особенности форм	Структуру, особенности и развитие форм	Лекции, практические занятия	Выполнение курсовых работ
Умеет: Оформить программу учебных дисциплин и курсов, написать рецензию, проектное задание; Написать статью	Произвести обзор литературный источников; Оформить программу учебных дисциплин и курсов	Оформить программу учебных дисциплин и курсов, написать рецензию, проектное задание	Оформить программу учебных дисциплин и курсов, написать рецензию, проектное задание; Написать статью	Лекции, практические занятия	Выполнение курсовых работ
Владеет: Представлять результаты исследования в диссертациях, проектах предприятий малого и среднего бизнеса	Навыками оформления программ учебных дисциплин и курсов	Представлять результаты исследования в публикациях и презентациях	Представлять результаты исследования в диссертациях, проектах предприятий малого и среднего бизнеса	Лекции, практические занятия	Выполнение курсовых работ
ПК-21	Готовность и способность применять физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий	Знает: методы моделирования	физические методы теоретического и экспериментального исследования	методы математического анализа	методы моделирования	Практические занятия	Написание программы при решении поставленной задачи, ВКР, курсовая работа
Умеет: Применять полученные знания для интерпретации современных проблем технической физики	Применять знания при решении технических задач	Применять знания для решении научных физических исследований	Применять полученные знания для интерпретации современных проблем технической физики	Практические занятия	Написание программы при решении поставленной задачи, ВКР, курсовая работа
Владеет: навыками сбора, систематизации и анализа полученных результатов или данных, умениями интерпретировать, представлять и применять полученные результаты исследования	Умениями адекватно анализировать основные проблемы технической физики	Умениями ставить научные цели и задачи, выбирать адекватные способы методы решения экспериментальных и теоретических задач	навыками сбора, систематизации и анализа полученных результатов или данных, умениями интерпретировать, представлять и применять полученные результаты исследования	Практические занятия	Написание программы при решении поставленной задачи, ВКР, курсовая работа

_________________

Зав. кафедрой _________________